第二章-4-通信規(guī)約（Protocol）

第二章配電自動(dòng)化的通信系統(tǒng)主講人：周英華QQ:1055455616常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院4通信規(guī)約（Protocol）

所謂通信規(guī)約是指調(diào)度端（發(fā)送端）和執(zhí)行端通信時(shí)共同使用人工語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則及應(yīng)答關(guān)系。規(guī)約規(guī)定怎樣開(kāi)始/結(jié)束通信、誰(shuí)管理通信、怎樣傳輸信息、數(shù)據(jù)是怎樣表示和保護(hù)的、工作機(jī)理、支持的數(shù)據(jù)類、支持的命令以及怎樣檢測(cè)/糾錯(cuò)等內(nèi)容。調(diào)度端和執(zhí)行端只有使用相同的通信規(guī)約，彼此才能明白對(duì)方所發(fā)信息的意義，通信才能正常進(jìn)行。

4通信規(guī)約（Protocol）問(wèn)題1：看過(guò)暗戰(zhàn)、偽裝者沒(méi)？講述一個(gè)密碼本的故事！國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）定義了一個(gè)開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型標(biāo)準(zhǔn)（OSI），該模型包含了七層協(xié)議，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層，每一層都強(qiáng)調(diào)特殊的網(wǎng)絡(luò)功能。任何一層只向它的上一層提供服務(wù)，并接受下一層的服務(wù)申請(qǐng)，每一層只與它的對(duì)應(yīng)層進(jìn)行通信。

4通信規(guī)約（Protocol）（1）開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型標(biāo)準(zhǔn)（OSI）開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型標(biāo)準(zhǔn)（OSI）物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層會(huì)話層傳輸層表示層應(yīng)用層4通信規(guī)約（Protocol）機(jī)器間通信端口間通信面向用戶通信（1）開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型標(biāo)準(zhǔn)（OSI）

書面語(yǔ)：物理層提供兩個(gè)通信實(shí)體之間的數(shù)據(jù)傳輸路徑，負(fù)責(zé)在連接兩個(gè)相鄰的節(jié)點(diǎn)之間的各種媒介上傳輸任意位流。該層定義物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、所使用的媒介的機(jī)械和電氣特性以及傳輸編碼和計(jì)時(shí)時(shí)間等。4通信規(guī)約（Protocol）（1）開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型標(biāo)準(zhǔn)（OSI）1）

物理層俗語(yǔ)：物理層是第一層，處于最底層，是整個(gè)系統(tǒng)物理基礎(chǔ)。規(guī)定包括架空線、電纜、光纖、無(wú)線信道等的規(guī)格；接口的樣式、芯數(shù)；滿足點(diǎn)到點(diǎn),點(diǎn)到面,串行或并行,半雙工或全雙工，同步或異步傳輸所需的媒介的機(jī)械和電氣特性等。如各種插頭、插座。LAN中的各種粗、細(xì)同軸電纜、T型接、插頭，接收器，發(fā)送器，中繼器等都屬物理層的媒體和連接器。

書面語(yǔ)：數(shù)據(jù)鏈路層是將物理層的“位”組成“幀”，定義網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、媒介訪問(wèn)策略、物理地址、尋址方式，并提供連接服務(wù)。4通信規(guī)約（Protocol）（1）開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型標(biāo)準(zhǔn)（OSI）2）數(shù)據(jù)鏈路層俗語(yǔ)：就是個(gè)“快遞”小打包的，將數(shù)據(jù)按一定的規(guī)則排序，與接收端形成預(yù)定，以便接收端能按預(yù)定的規(guī)則解讀包中數(shù)據(jù)的意思！例：傳送3個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，“合”用“1”表示，“斷”用“0”表示開(kāi)始標(biāo)志地址控制信息幀校驗(yàn)序列結(jié)束標(biāo)志SFACIFCSEF011111100000000100010011010010010001101111110發(fā)方收方奇校驗(yàn)發(fā)3次斷合斷3次奇1的個(gè)數(shù)

書面語(yǔ)：網(wǎng)絡(luò)層的作用是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到一個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)位置，并且確保正確數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)路由選擇發(fā)送到由不同網(wǎng)絡(luò)組成的網(wǎng)際網(wǎng)，即提供連接服務(wù)其目的是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)端系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)透明傳送，具體功能包括尋址和路由選擇、連接的建立、保持和終止等。4通信規(guī)約（Protocol）（1）開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型標(biāo)準(zhǔn)（OSI）

3）網(wǎng)絡(luò)層俗語(yǔ)：網(wǎng)絡(luò)層就是運(yùn)輸隊(duì)、快遞“小哥”，從源點(diǎn)運(yùn)到目的地，就是“路徑選擇、路由及邏輯尋址”，該運(yùn)輸隊(duì)不需要了解運(yùn)輸中的內(nèi)容（數(shù)據(jù)傳輸和交換技術(shù)）。

書面語(yǔ)：傳輸層提供端到端的數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸，將下層的信息組成段，并將這些段提交給會(huì)話層，或者更上層的協(xié)議處理；它使用網(wǎng)絡(luò)層的路由服務(wù)，并提供數(shù)據(jù)連接服務(wù)。4通信規(guī)約（Protocol）（1）開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型標(biāo)準(zhǔn)（OSI）

4）傳輸層俗語(yǔ)：傳輸層就是物流中轉(zhuǎn)站、將不同地區(qū)或材料分門別類、通過(guò)不同的快遞公司寄出，如某個(gè)物件過(guò)大、還需將其拆解成小的物件在分別寄出。對(duì)接收到的材料進(jìn)行分類送到不同部門。主要功能：分割與重組數(shù)據(jù)；按端口號(hào)尋址；連接管理；差錯(cuò)控制和流量控制,糾錯(cuò)的功能；傳輸層要向會(huì)話層提供通信服務(wù)的可靠性，避免報(bào)文的出錯(cuò)、丟失、延遲時(shí)間紊亂、重復(fù)、亂序等差錯(cuò)。

書面語(yǔ)：會(huì)話層實(shí)現(xiàn)服務(wù)請(qǐng)求者和提供者之間的通信。通信會(huì)話被用來(lái)建立、維護(hù)、同步并且管理通信實(shí)體之間的對(duì)話機(jī)制所制約。通常，本層協(xié)議也幫助較高層協(xié)議識(shí)別和連接到網(wǎng)絡(luò)上提供的各種服務(wù)。4通信規(guī)約（Protocol）（1）開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型標(biāo)準(zhǔn)（OSI）

5）會(huì)話層俗語(yǔ)：就是單位的部門經(jīng)理，有權(quán)決定跟那家公司聯(lián)系，選擇那家質(zhì)量好的快遞公司；與對(duì)方公司協(xié)商怎么進(jìn)行溝通等主要功能：①給出會(huì)話地址②對(duì)會(huì)話參數(shù)進(jìn)行協(xié)商③識(shí)別各個(gè)會(huì)話連接

④選擇需要的運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量參數(shù)(QOS)⑤傳送有限的透明用戶數(shù)據(jù)等書面語(yǔ)：主要作用是為異種機(jī)通信提供一種公共語(yǔ)言，以便能進(jìn)行互操作。這種類型的服務(wù)之所以需要，是因?yàn)椴煌挠?jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)使用的數(shù)據(jù)表示法不同。表示層是處理所有與數(shù)據(jù)表示及運(yùn)輸有關(guān)的問(wèn)題，包括翻譯、加密和壓縮。每臺(tái)計(jì)算機(jī)可能有它自己的表示數(shù)據(jù)的內(nèi)部方法，例如，ASCII碼與EBCDIC碼，所以需要表示層協(xié)定來(lái)保證不同的計(jì)算機(jī)可以彼此理解，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一種能被各個(gè)計(jì)算機(jī)以及允許的應(yīng)用程序相互理解的約定格式（傳輸語(yǔ)法）。4通信規(guī)約（Protocol）（1）開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型標(biāo)準(zhǔn)（OSI）

6）表示層俗語(yǔ)：?jiǎn)挝焕习鍋?lái)自不同國(guó)家，彼此之間交流由困難，找個(gè)翻譯。書面語(yǔ)：應(yīng)用層包含了針對(duì)每一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的所有問(wèn)題和功能。換句話說(shuō)，上面6層協(xié)議包含了通常支持網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的任務(wù)和技術(shù)，而應(yīng)用層則提供了完成指定網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能所需的協(xié)議。用于通信的應(yīng)用程序和用于消息傳輸?shù)牡讓泳W(wǎng)絡(luò)提供接口。4通信規(guī)約（Protocol）（1）開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)模型標(biāo)準(zhǔn)（OSI）

7）應(yīng)用層俗語(yǔ)：就是將傳輸?shù)男畔⑥D(zhuǎn)換成具體的應(yīng)用軟件格式，如word，excel等，以便于老板能看懂。IEC60870一5系列遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約體系IEC61850-7系列變電站數(shù)據(jù)通信協(xié)議體系IEC60870一6系列計(jì)算機(jī)（控制中心）數(shù)據(jù)通信協(xié)議體系IEC60870—5一101、適用于遠(yuǎn)動(dòng)IEC60870一5一102、適用于電能計(jì)量IEC60870一5一103適用于繼電保護(hù)設(shè)備通信4通信規(guī)約（Protocol）（2）IEC系列通信規(guī)約電力系統(tǒng)通信協(xié)議體系（UCA）控制中心之間通信協(xié)議現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備模型數(shù)據(jù)訪問(wèn)集中服務(wù)4通信規(guī)約（Protocol）（3）電力系統(tǒng)通信協(xié)議體系UCAICCP是控制中心之間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換協(xié)議，對(duì)文件格式定義、數(shù)據(jù)請(qǐng)求和數(shù)值信息交換控制和解釋等DAIS定義系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，如SCADA,ARM,CIS,公司財(cái)務(wù)、轉(zhuǎn)賬資金等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享等CASM包括數(shù)據(jù)訪問(wèn)連接、設(shè)備管理、對(duì)時(shí)、數(shù)據(jù)采集、控制等時(shí)的模型和行為4通信規(guī)約（Protocol）（4）其他通信規(guī)約又稱Polling規(guī)約。以主站為主，依次向各RTU發(fā)出查詢命令，各RTU依查詢命令進(jìn)行回答，回答信息串的長(zhǎng)度是可變的。應(yīng)答式規(guī)約的特點(diǎn)：一是，RTU有問(wèn)必答，當(dāng)RTU收到主機(jī)查詢命令后，必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)應(yīng)答，否則視為本次通信失??；二是，RTU無(wú)問(wèn)不答，當(dāng)RTU未收到主機(jī)查詢命令時(shí)，絕對(duì)不允許主動(dòng)上報(bào)信息。1）應(yīng)答式規(guī)約4通信規(guī)約（Protocol）（4）其他通信規(guī)約又稱CDT（CyclicDataTransmission）規(guī)約。一種RTU自發(fā)地不斷循環(huán)上報(bào)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的規(guī)約，上報(bào)信息串的長(zhǎng)度是可變的。循環(huán)式規(guī)約的特點(diǎn)：一、數(shù)據(jù)傳送以現(xiàn)場(chǎng)端為主，RTU自發(fā)地不斷循環(huán)上報(bào)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)給主站，而主站被動(dòng)接收；二、數(shù)據(jù)格式在發(fā)送端與接收端事先約定好，按時(shí)間順序首先發(fā)送起始同步字，然后依次發(fā)送控制字和信息字，如此周而復(fù)始，連續(xù)循環(huán)發(fā)送；三、重要數(shù)據(jù)發(fā)送周期短，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，一般數(shù)據(jù)發(fā)送周期長(zhǎng)，實(shí)時(shí)性差，遙信變位優(yōu)先插入傳送。2）循環(huán)式規(guī)約4